KR101971444B1 - 자동 주행 차량 - Google Patents

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KR101971444B1
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타카히로 이시이
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야마하하쓰도키 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 실제 주행 거리를 고정밀도로 특정할 수 있는, 미리 정해진 주로를 자동 주행하는 자동 주행 차량을 제공한다.
(해결 수단) 기정 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량으로서, 상기 기정 주로 상의 기점으로부터 현재 지점까지의 주행 거리를 계측하는 주행 거리 계측부와, 상기 기정 주로를 주행하는 자동 주행 차량의 조타에 관한 조타 정보를 취득하는 조타 정보 취득부와, 사전에 상기 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행 거리와 조타 정보를 관련시킨 조타 관련 데이터를 기억하는 기억부와, 상기 조타 정보 취득부에 의해 취득된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 조타 정보를 상기 조타 관련 데이터의 조타 정보에 매칭시켜 상기 주행 거리 계측부에 의해 계측된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 주행 거리를 상기 조타 관련 데이터의 주행 거리로 보정하는 주행 거리 보정부를 구비한다.

Description

자동 주행 차량{AUTOMATICALLY DRIVEN VEHICLE}
본 발명은 미리 정해진 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량에 관한 것이다.
종래, 주로에 매설된 전자 유도선을 센서에 의해 검출하고, 이 유도선을 따라 자동 주행하는 자동 주행 차량이 개발되어 있다. 이러한 자동 주행 차량은, 예를 들면 골프장에 있어서 캐디백 등의 짐이나 플레이어를 태우고 주행하는 골프카에 이용되어 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 참조). 또한, 골프카는 「골프카트」로도 불린다.
또한, 전자 유도선을 사용한 차량으로서 과수원 등에서 사용되는 무인 작업 차량이 제안되어 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 2에는 과수원의 입목의 열 사이의 주로를 따라 땅속에 매설한 유도선 상을 자동 주행하는 무인 작업 차량이 개시되어 있다. 이 차량은 그 앞면에 장해물 센서를 구비하고 있다. 그리고, 이 차량은 이 센서로 장해물을 검지하고, 상기 검지된 장해물과의 거리가 일정 이하일 경우에 정지하는 기능을 탑재하고 있다.
일본 특허공개 2000-181540호 공보 일본 특허 제2944814호 공보
그런데, 골프카가 주행을 예정하고 있는 영역에는 플레이어나 골프 클럽 등의 골프카를 들여다보면 장해물이 존재할 가능성이 있다. 그래서, 특허문헌 1에 개시된 골프장을 주행하는 골프카에 특허문헌 2에 개시된 과수원 등에서 사용되는 무인 작업 차량의 장해물 센서를 탑재하는 것이 고려된다.
그러나, 골프카는 골프장의 지형에 맞춰 설정된 주로를 자동 주행한다. 그 때문에 골프카는 수목이 자라고 있는 장소를 작은 회전 반경으로 선회하면서 주행할 수도 있다. 예를 들면, 골프카는 주로의 작은 회전 반경에서의 선회 부분의 바로 앞의 직선 부분을 주행 중에 전방의 수목에 근접하는 경우가 있다. 이러한 경우, 상기 특허문헌 2의 기술을 사용하여 장해물의 검출을 행하면, 차량의 전방이며, 또한 차량에 근접한 위치에 존재하는 수목이 장해물로서 검출되어버린다. 그 결과, 주행에는 지장이 없는 상황 하임에도 상관없이 차량이 정지해버릴 우려가 있다.
따라서, 특허문헌 1에 개시된 골프장을 주행하는 골프카에 특허문헌 2에 개시된 과수원 등에서 사용되는 무인 작업 차량의 장해물 센서를 탑재하는 것은 용이하지는 않다.
그래서, 본원발명자(들)은 장해물 센서를 탑재하기 위해서 필요한 것을 예의 연구했다. 상술한 바와 같이 골프카와 같은 차량은 미리 정해진 주로를 주행할 때에 작은 회전 반경으로 선회한다. 그 때문에 차량이 예정되어 있는 주로 상에 장해물이 존재하는지의 여부를 판별하는 기능을 탑재하고 있으면, 상기 주로 상에 장해물이 존재하는 경우에만 정지 제어를 행할 수 있다. 이에 따라 주행에 지장이 없는 상황 하에서의 불필요한 자동 정지의 발동을 억제할 수 있다. 본원발명자(들)은 이를 실현하기 위해서 차량이 차량의 현재 위치 및 현재 위치보다 전방의 주행 영역을 파악해 두면 좋은 것을 발견했다. 또한, 차량이 차량의 현재 위치 및 현재 위치보다 전방의 주행 영역을 파악하고 있으면, 장해물 검출뿐만 아니라 차량의 속도 제어 등의 차량의 주행 제어에도 그 정보를 사용할 수 있는 것에 생각이 미쳤다.
이때, 소정의 시점으로부터의 차륜의 회전각과, 그 차륜의 지름에 의거하여 소정의 시점으로부터의 차량의 주행 거리를 산출함으로써 차량의 현재 위치를 파악하는 것이 고려된다. 그러나, 타이어 공기압이나 적재량 등의 영향에 따라 차륜의 지름이 변화되기 때문에 산출한 주행 거리와 실제 주행 거리 사이에 오차가 생긴다. 그 결과, 차량의 현재 위치를 정확하게 파악하는 것이 곤란해지는 경우가 있었다.
본 발명은 실제 주행 거리를 고정밀도로 특정할 수 있는, 미리 정해진 주로를 자동 주행하는 자동 주행 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기정 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량으로서,
상기 기정 주로 상의 기점으로부터 현재 지점까지의 주행 거리를 계측하는 주행 거리 계측부와,
상기 기정 주로를 주행하는 자동 주행 차량의 조타에 관한 조타 정보를 취득하는 조타 정보 취득부와,
사전에 상기 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행 거리와 조타 정보를 관련시킨 조타 관련 데이터를 기억하는 기억부와,
상기 조타 정보 취득부에 의해 취득된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 조타 정보를 상기 조타 관련 데이터의 조타 정보에 매칭시켜 상기 주행 거리 계측부에 의해 계측된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 주행 거리를 상기 조타 관련 데이터의 주행 거리로 보정하는 주행 거리 보정부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 자동 주행 차량은 미리 정해진 기정 주로를 자동 주행하는 것이 상정되어 있다. 자동 주행 차량은 사전에 이 기정 주로를 주행할 때에 얻어진 주행 거리와 조타 정보를 관련지어 조타 관련 데이터로서 기억해 둔다.
현재 주행 중의 자동 주행 차량에 있어서, 주행 거리 계측부에서 계측되는 주행 거리는, 예를 들면 타이어 공기압이나 적재량 등의 영향에 의해 실제 주행 거리와의 사이에 오차가 생긴다. 이때, 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 조타 정보를 사전에 기억해 둔 조타 관련 데이터의 조타 정보에 매칭시켜 계측된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 주행 거리를 조타 관련 데이터의 주행 거리로 보정함으로써 실제 주행 거리를 고정밀도로 특정할 수 있다.
구체적으로는 상기 주행 거리 보정부는 현재 주행 중의 주행 거리 및 조타 정보를 가로축 및 세로축으로 한 그래프와, 상기 조타 관련 데이터의 주행 거리 및 조타 정보를 가로축 및 세로축으론 한 그래프를 매칭시켜 현재 주행 중의 조타 정보와 상기 조타 관련 데이터의 조타 정보의 어긋남량을 주행 거리에 대한 보정량으로 하도록 해도 상관없다.
또한, 상기 자동 주행 차량이 상기 기정 주로에 메워 넣어진 전자 유도선을 따라 자동 주행 가능하며, 상기 전자 유도선으로부터 발생하는 전자파를 수신하고, 상기 전자 유도선으로부터의 차량의 어긋남을 검출하는 유도선 센서를 구비하고 있으며, 상기 조타 정보 취득부는 상기 유도선 센서에 의해 검출된 차량의 어긋남에 관한 정보를 상기 조타 정보로서 취득하도록 해도 좋다.
자동 주행 차량은 유도선 센서에 의해 검출된 전자 유도선으로부터의 차량의 어긋남에 관한 정보에 의거하여 조타량을 결정하여 전자 유도선을 따라 자동 주행할 수 있다. 유도선 센서에 의해 검출되는 전자 유도선으로부터의 차량의 어긋남에 관한 정보는 타이어 공기압이나 적재량 등의 영향을 거의 받지 않기 때문에 전자 유도선으로부터의 차량의 어긋남에 관한 정보를 주행 거리에 관련지음으로써 주행 거리를 정밀도 좋게 보정할 수 있다.
상기 자동 주행 차량은, 예를 들면 골프카로서 이용할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명의 미리 정해진 주로를 자동 주행하는 자동 주행 차량에 의하면, 고정밀도로 주행 거리를 특정할 수 있다.
도 1은 자동 주행 차량을 앞면으로부터 보았을 때의 모식도이다.
도 2는 자동 주행 차량의 제 1 실시형태의 구성을 기능적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 자동 주행 차량이 주행하는 주로의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는 궤적 관련 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 주행 거리 보정부의 처리 내용을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 자동 주행 차량의 제 2 실시형태의 구성을 기능적으로 나타내는 블록도이다.
도 7은 시차 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 자동 주행 차량의 제 3 실시형태의 구성을 기능적으로 나타내는 블록도이다.
도 9는 주로 상에 장해물이 존재할 경우의 시차 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
[제 1 실시형태]
본 발명의 자동 주행 차량의 제 1 실시형태의 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서 실제의 치수비와 도면상의 치수비는 반드시 일치하지 않는다.
본 실시형태에서는 자동 주행 차량으로서 골프카를 예시하여 설명한다. 그러나, 자동 주행 차량으로서는 골프카에 한정되지 않고 공장이나 과수원에서 주행하는 무인 반송차도 포함된다. 또한, 본 발명에 있어서의 자동 주행 차량은 4륜차에 한정되지 않고, 삼륜차이어도 좋고, 모노레일형이어도 좋다. 후술하는 제 2 실시형태 이후에 있어서도 마찬가지이다.
(차량의 구성)
도 1은 본 실시형태에 있어서의 자동 주행 차량을 앞면으로부터 보았을 때의 모식도이다. 도 1에 나타내는 자동 주행 차량(1)은 골프장 내를 자동 주행하는 골프카이다. 또한, 도 2는 이 자동 주행 차량(1)의 구성을 기능적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타내는 자동 주행 차량(1)은 앞면 중앙부에 촬상부(3)를 구비한다. 촬상부(3)는, 예를 들면 스테레오 카메라로 구성되며, 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b)를 갖는다. 이들 화상 센서(3a, 3b)는 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary MOS) 등의 일반적인 가시광 센서로 구성된다. 또한, 본 명세서 내에 있어서 「전후」 또는 「좌우」라는 기재는 자동 주행 차량(1)이 전진하는 방향을 기준으로 한 표현이다.
자동 주행 차량(1)은 핸들(4)과, 상기 핸들(4)의 회전에 의해 조타되는 우전륜(5) 및 좌전륜(6)을 구비한다. 핸들(4)의 하부에는 스티어링 샤프트(41)가 접속되어 있다. 또한, 자동 주행 차량(1)은 차체의 하부에 판독부(7)를 구비하고 있다. 판독부(7)는 정점 센서(7a)와 유도선 센서(7b)를 포함한다(도 2 참조).
자동 주행 차량(1)의 우전륜(5)에는 우전륜(5)의 회전각을 검출하는 회전각 센서(9)가 구비되어 있다. 회전각 센서(9)는 차륜의 회전각을 검출하는 것이며, 예를 들면 로터리 엔코더로 구성된다. 또한, 이 회전각 센서(9)는 우전륜(5) 대신에 또는 이것에 추가하여 좌전륜(6)이나 후륜에 구비되어 상관없다.
도 2는 자동 주행 차량(1)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 자동 주행 차량(1)은 자동 운전 제어부(11), 주행 거리 계측부(13), 주행 거리 보정부(14), 주행 영역 추정부(15), 조타 정보 취득부(16), 기억부(17), 궤적 도출부(19)를 구비한다. 자동 운전 제어부(11), 주행 거리 계측부(13), 주행 거리 보정부(14), 주행 영역 추정부(15), 조타 정보 취득부(16), 궤적 도출부(19)는, 예를 들면 CPU 등의 연산 장치로 구성된다. 또한, 기억부(17)는, 예를 들면 메모리나 하드디스크 등으로 구성된다.
자동 운전 제어부(11)는 자동 주행 차량(1)에 대하여 기정의 주로 상에 설치된 전자 유도선을 따른 자동 운전을 위한 제어를 행한다. 도 3은 자동 주행 차량(1)이 주행하는 것이 예정되어 있는 주로의 일례이다. 도 3에 나타내는 바와 같이 주로(21) 상에는 전자 유도선(24)이 메워 넣어져 있다. 유도선 센서(7b)는 전자 유도선(24)으로부터 발생하는 전자파를 수신하고, 전자 유도선(24)으로부터의 거리, 즉 전자 유도선(24)으로부터의 차량의 좌우 방향의 어긋남을 검출한다.
조타 정보 취득부(16)는 유도선 센서(7b)에 의해 검출된 전자 유도선(24)으로부터의 차량의 어긋남에 관한 정보를 「조타 정보」로서 취득한다. 자동 운전 제어부(11)는 조타 정보 취득부(16)에서 취득된 전자 유도선(24)으로부터의 차량의 어긋남에 관한 정보에 의거하여 유도선 센서(7b)가 전자 유도선(24)의 바로 위를 통과하도록 조타 방향이나 조타량을 제어한다. 이에 따라 자동 운전 차량(1)은 주로(21) 상을 자동 운전한다. 또한, 조타 방향이나 조타량의 제어는 스티어링 샤프트(41)를 회전시키기 위한 도시되지 않는 스티어링 모터의 전류값을 제어함으로써 스티어링 샤프트(41)의 회전량을 제어함으로써 실시된다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 주로(21) 상에 있어서, 기점(C0)을 포함하는 미리 정해진 복수의 위치에 정점 부재(23)가 매설되어 있다. 정점 부재(23)는, 예를 들면 복수의 자석의 조합으로 구성되어 있다. 정점 센서(7a)는 이 정점 부재(23)로부터의 자장 정보의 판독이 가능한 구성이며, 예를 들면 자력 센서로 이루어진다. 이들 정점 부재(23)는, 예를 들면 주행, 정지, 감속 등을 지시하는 지시 신호를 발신한다. 자동 운전 차량(1)이 정점 부재(23) 위를 통과하면, 정점 센서(7a)는 상기 통과한 정점 부재(23)로부터의 지시 신호를 수신하고, 상기 지시 신호를 자동 운전 제어부(11)에 대하여 출력한다. 자동 운전 제어부(11)는 이 지시 신호에 따라 자동 주행 차량(1)을 제어한다. 이에 따라 자동 주행 차량(1)은 정점 부재(23)에 의해 지정된 정보에 의거하여 자동적으로 주행, 정지, 감속 등의 제어가 행해진다.
또한, 정점 센서(7a)는 자동 주행 차량(1)이 정점 부재(23)를 통과한 시점에서 그 취지의 정보를 주행 거리 계측부(13)에 출력한다. 주행 거리 계측부(13)는 정점 센서(7a)로부터 정점 부재(23)를 통과한 시점을 기준으로 회전각 센서(9)로부터 출력되는 차륜의 회전각에 관한 정보에 의거하여 정점 부재(23)를 통과하고나서 주행한 거리를 계측한다. 주행 거리 계측부(13)는 미리 우전륜(5)의 지름에 관한 정보를 기억하고 있는 것으로 할 수 있다. 이에 따라 소정의 시점으로부터의 우전륜(5)의 회전각(회전수)과, 우전륜(5)의 지름에 의거하여 상기 소정의 시점으로부터의 자동 주행 차량(1)의 주행 거리를 연산으로 산출할 수 있다.
따라서, 기점(C0)을 통과한 시점을 기준으로 함으로써 주행 거리 계측부(13)는 기점(C0)으로부터 현재 지점까지의 주행 거리를 계측할 수 있다.
기억부(17)에는 후술하는 궤적 관련 데이터, 거리 관련 데이터, 및 조타 관련 데이터가 기억되어 있다. 이들 데이터는 사전에 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행했을 때에 생성되어 기억부(17)에 기억된 것이다. 주행 영역 추정부(15)는 사전에 기억부(17)에 기억되어 있는 상기 데이터 및 주행 거리 계측부(13)에 의해 계측된 기점(C0)으로부터 현재 지점까지의 주행 거리에 의거하여 연산에 의해 자동 주행 차량(1)의 현재 지점의 위치를 검출하는 기능을 갖는다. 또한, 주행 영역 추정부(15)는 상기 현재 지점으로부터 앞서의 주행 영역을 추정하는 기능을 갖는다. 기억부(17)에 기억되어 있는 각종 데이터 및 주행 영역 추정부(15)에 있어서의 구체적인 연산 내용에 대해서는 후술된다.
(기억부(17)에 기억되어 있는 각종 데이터)
상술한 바와 같이 기억부(17)에는 미리 궤적 관련 데이터, 거리 관련 데이터, 및 조타 관련 데이터가 기억되어 있다. 궤적 관련 데이터는 사전에 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행함으로써 궤적 도출부(19)에 의해 작성된 데이터이다.
궤적 관련 데이터를 작성함에 있어서는 우선 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행하면서 촬상부(3)가 소정의 프레임 레이트로 연속적으로 자동 주행 차량(1)의 전방을 촬상한다.
이어서, 궤적 도출부(19)는 이들 연속 화상에 의거하여 자동 주행 차량(1)의 위치와 차체의 방향을 특정한다. 도 4는 촬상부(3)에 의해 촬상된 연속한 4매의 사진 및 각 사진이 촬상된 시점에 있어서의 촬상부(3)의 위치 및 방향을 모식적으로 나타낸 것이다. 또한, 이하에서는 도 4(a)의 위치가 도 3에 있어서의 기점(C0)인 것으로 하여 설명한다.
궤적 도출부(19)는 촬상부(3)에 의해 소정의 프레임 레이트로 촬상된 촬상 데이터에 의거하여 자동 주행 차량(1)의 위치와 차체의 방향 산정한다. 이 산정 방법으로서는, 예를 들면 영상 주행기록계의 방법을 사용할 수 있다. 구체적인 일례로서는 궤적 도출부(19)가 촬상 데이터상의 복수의 특징점을 추출함과 아울러, 각특징점의 연속한 2매의 촬상 데이터상에 있어서의 변위를 검출함으로써 행해진다. 이에 따라 2매의 촬상 데이터 간에서의 자동 주행 차량(1)의 위치의 변화량과 방향의 변화량이 산출된다.
그리고, 기점(C0)을 원점으로 하여 산출한 변화량을 기점(C0)으로부터 차차 가산함으로써 도 4에 나타내는 바와 같이 자동 주행 차량(1)의 위치와 방향의 합계 6성분으로 이루어지는 주행 궤적(xi, yi, zi, θi, φi, ψi)이 취득된다. 궤적 도출부(19)는 이와 같이 해서 주로(21)의 전반에 걸쳐 자동 주행 차량(1)의 주행 궤적을 작성하고, 기억부(17)에 기억시킨다. 이 데이터가 「궤적 관련 데이터」에 대응한다.
또한, 궤적 도출부(19)는 촬상부(3)에 의해 자동 주행 차량(1)의 전방이 촬상된 시점에 있어서의 자동 주행 차량(1)의 6축의 좌표 정보와, 기점(C0)으로부터 각 지점까지의 자동 주행 차량(1)의 주행 거리에 관한 정보를 결합시켜 기억부(17)에 기억한다. 이 좌표와 주행 거리가 결합된 데이터가 「거리 관련 데이터」에 대응한다. 또한, 이 거리 관련 데이터는 기점(C0)으로부터의 자동 주행 차량(1)의 주행 거리 그것의 데이터이어도 상관없고, 기점(C0)으로부터의 자동 주행 차량(1)의 우륜(5)의 회전각에 관한 데이터이어도 상관없고, 이들 값에 오차 등의 소정의 계수를 곱하여 얻어진 데이터이어도 상관없다.
조타 정보 취득부(16)는 기점(C0)으로부터 각 지점까지의 자동 주행 차량(1)의 주행 거리에 관한 정보와, 유도선 센서(7b)에 의해 검출된 각 지점에서의 조타 정보를 관련지어 기억부(17)에 기억한다. 이 데이터가 「조타 관련 데이터」에 대응한다.
(주행 거리 보정부(14)의 처리 내용)
자동 주행 차량(1)의 기억부(17)에는 상술한 바와 같이 미리 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행함으로써 얻어진 조타 관련 데이터가 기억되어 있다. 기억부(17)는 주행 거리 및 조타 정보로 구성되는 조타 관련 데이터를, 예를 들면 주행 거리를 가로축으로 하고, 조타 정보를 세로축으로 한 도 5(a)에 나타내는 그래프(G1)로서 기억한다. 이 예에서는 조타 정보로서 유도선 센서(7b)에 의해 검출된 전자 유도선(24)으로부터의 거리(㎜)를 사용하고 있다. 전자 유도선(24)으로부터의 거리가 큰 부분은 주로(21)의 커브가 커져 있는 지점이며, 큰 커브에 당도했을 경우에는 도면과 같은 피크(P1)가 나타난다.
주행 거리 보정부(14)는 주로(21) 상을 주행 중의 자동 주행 차량(1)에 대하여 기점(C0)으로부터 각 지점까지의 주행 거리에 관한 정보가 주행 거리 계측부(13)로부터 부여된다. 또한, 주행 거리 보정부(14)는 주로(21) 상을 주행 중의 자동 주행 차량(1)에 대하여 각 지점에서의 조타 정보가 조타 정보 취득부(16)로부터 부여된다. 이에 따라 주행 거리 보정부(14)는 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)에 대하여 주행 거리를 가로축으로 하고, 조타 정보를 세로축으로 한 도 5(a)에 나타내는 바와 같은 그래프(G2)를 작성할 수 있다.
현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)에 있어서, 주행 거리 계측부(13)에서 계측되는 주행 거리는, 예를 들면 타이어 공기압이나 적재량 등의 영향에 의해 실제 주행 거리와의 사이에 오차가 생긴다. 도 5(a)에 나타내는 예에서는 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)의 차륜의 지름이 타이어 공기압이나 적재량 등의 영향에 의해 사전 주행 시보다 작아져 있다. 이때, 도 5(a)에 나타내는 예에서는 주로(21) 상의 동일한 커브로 검출된 그래프(G2)의 피크(p2)와 그래프(G1)의 피크(p1)가 가로축 방향으로 어긋나 있다. 이것은 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)의 차륜의 지름이 타이어 공기압이나 적재량 등의 영향에 의해 사전 주행 시보다 작아져 있으며, 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)에서는 동일한 커브에 도달하기 위해서는 사전 주행 시보다 많은 차륜의 회전각(회전수)을 필요로 하기 때문에 주행 거리 측정부(13)에서 계측되는 주행 거리가 실제 주행 거리보다 길어지기 때문이다.
주행 거리 보정부(14)는 현재 주행 중의 조타 정보를 기억부(17)로부터 판독된 조타 관련 데이터의 조타 정보에 매칭시킨다. 구체적으로는 주행 거리 보정부(14)는 도 5(a)의 그래프(G2)를 그래프(G1)에 매칭시킨다. 매칭의 방법으로서는 예를 들면 SAD(Sum of Absolute Difference)가 사용된다. 도 5(b)는 매칭 후의 그래프(G2')와 그래프(G1)를 나타낸다.
주행 거리 보정부(13)에 의해 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)의 조타 정보를 조타 관련 데이터의 조타 정보에 매칭시킴으로써 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)의 주행 거리를 조타 관련 데이터의 주행 거리로 보정할 수 있다. 매칭했을 때의 도 5(a)의 그래프(G2)로부터 도 5(b)의 그래프(G2')에 전이량(T)이 주행 거리의 보정량이 된다. 즉, 현재 주행 중의 자동 주행 차량(1)에 있어서, 주행 거리 측정부(13)에서 계측되는 주행 거리로부터 전이량(T)을 감함으로써 실제 주행 거리에 근접하게 할 수 있다.
(주행 영역 추정부(15)의 처리 내용)
자동 주행 차량(1)의 기억부(17)에는 상술한 바와 같이 미리 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행함으로써 얻어지는 궤적 관련 데이터 및 거리 관련 데이터가 기억되어 있다. 주행 영역 추정부(15)는 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행 중에 있어서, 기점(C0)으로부터 현재 지점까지의 주행 거리에 관한 정보가 주행 거리 계측부(13)로부터 부여된다. 주행 영역 추정부(15)는 이 주행 거리에 관한 정보와, 기억부(17)로부터 판독된 거리 관련 데이터를 조합하여 자동 운전 차량(1)의 현재 지점의 좌표를 검출한다. 또한, 주행 영역 추정부(15)는 기억부(17)로부터 궤적 관련 데이터를 판독하고, 먼저 검출된 현재 지점으로부터 앞서의 자동 주행 차량(1)의 주행 영역을 추정한다. 또한, 주행 영역 추정부(15)에 부여되는 주행 거리로서 상술한 주행 거리 측정부(14)에 의해 보정된 주행 거리를 사용함으로써 자동 주행 차량(1)의 주행 영역을 보다 정확하게 추정할 수 있다.
이에 따라 자동 주행 차량(1)은 주로(21) 상을 자동 주행 중에 금후 어떤 경로 상을 주행하는 것이 예정되어 있는지를 인식할 수 있다. 따라서, 예를 들면 주행 영역 추정부(15)에 의해 추정된 주행 영역에 관한 정보를 자동 운전 제어부(11)에 출력함으로써 이 정보를 자동 주행 차량(1)의 속도 제어나 주행 제어에 이용할 수 있기 때문에 자동 운전의 안전성을 높이는 것에 이바지한다. 도 2에서는 주행 영역 추정부(15)로부터 자동 운전 제어부(11)에 대하여 정보가 출력되는 취지를 화살표가 붙은 파선으로 나타내고 있다. 단, 본 실시형태에 있어서, 자동 운전 제어부(11)가 주행 거리 추정부(15)에 의해 추정된 주행 영역에 관한 정보에 의거하여 자동 운전 제어를 행하는 것에 대해서는 임의이며, 반드시 이 기능을 구비하고 있지 않아도 상관없다.
또한, 자동 주행 차량(1)이 장해물 검출 기능을 구비하고 있을 경우에는 주행 영역 추정부(15)에 의해 추정된 주행 영역에 관한 정보를 이 장해물 검출에 이용함으로써 주로(21)의 특성에 따른 정밀도가 높은 장해물 검출이 행해진다. 이 내용은 제 3 실시형태에서 후술된다.
(제 1 실시형태의 별도 구성)
기억부(17)에는 기점(C0)으로부터 각 정점 부재(23)까지의 주로(21)를 따른 거리에 관한 정보가 기억되어 있는 것으로 해도 상관없다. 주행 거리 계측부(13)는 자동 주행 차량(1)이 정점 부재(23)를 통과한 것을 정점 센서(7a)가 검지하면, 이 시점에 있어서의 기점(C0)으로부터의 주행 거리를 주행 영역 추정부(15)에 출력한다. 주행 영역 추정부(15)는 기억부(17)로부터 기점(C0)으로부터 각 정점 부재(23)까지의 주행 거리에 관한 정보를 판독하고, 주행 거리 계측부(13)로부터 출력된 주행 거리에 관한 정보와 조합하여 주행 거리의 값이 가장 가까운 정점 부재(23)를 특정한다. 그리고, 주행 영역 추정부(15)는 특정된 정점 부재(23)의 위치에 있어서의 궤적 관련 데이터를 기억부(17)로부터 판독하고, 특정된 정점 부재(23)로부터 앞서의 자동 주행 차량(1)의 주행 영역을 추정한다.
또한, 주행 영역 추정부(15)는 기점(C0)으로부터 특정된 정점 부재(23)를 통과할 때까지 자동 주행 차량(1)이 주행한 거리로서 주행 거리 계측부(13)가 계측한 거리를 기억부(17)로부터 판독된 거리로 치환한다. 도 2에서는 주행 영역 추정부(15)로부터 주행 거리 계측부(13)에 대하여 정보가 출력되는 취지를 화살표가 붙은 파선으로 나타내고 있다. 이에 따라 주행 거리 계측부(13)는 기점(C0)으로부터 상기 정점 부재(23)를 통과할 때까지의 계측 오차를 해소할 수 있다. 즉, 이 구성에 의하면 정점 부재(23)를 통과할 때마다 주행 거리 계측부(13)의 계측 오차를 해소할 수 있기 때문에 주행 거리 계측부(13)에 의한 주행 거리의 계측 정밀도를 높일 수 있다.
단, 본 실시형태에 있어서, 정점 부재(23)를 통과할 때마다 주행 거리 계측부(13)에 의해 계측된 주행 거리의 값을 조정하는 것에 대해서는 임의이며, 반드시 이 기능을 구비하고 있지 않아도 상관없다.
[제 2 실시형태]
자동 주행 차량의 제 2 실시형태의 구성에 대하여 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 이하의 각 실시형태에 있어서 제 1 실시형태와 공통의 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임과 아울러, 설명을 적당히 생략한다.
도 6은 본 실시형태에 있어서의 자동 주행 차량(1)의 구성을 기능적으로 나타내는 블록도이다. 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)은 제 1 실시형태의 구성에 추가하여 시차 화상 작성부(31)를 구비하고 있는 점이 상이하다.
본 실시형태에 있어서, 촬상부(3)가 구비하는 화상 센서(3a, 3b)는 수평 방향으로 일정 거리가 유지되어 설치되어 있다. 즉, 좌화상 센서(3a) 및 우화상 센서(3b)는 각각 평행 스테레오의 위치 관계로 배치되어 있다. 좌화상 센서(3a), 우화상 센서(3b)는 각각 촬상된 화상의 각 행의 위치가 일치하도록, 즉 에피폴라선이 일치하도록 배치되어 있다.
또한, 이하에서는 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b)를 연결하는 방향, 즉 좌우 방향을 X축으로 하고, 주로(21)의 면에 대하여 직교하는 방향, 즉 상하 방향을 Y축으로 한다. 또한, 자동 주행 차량(1)의 전후 방향을 Z축으로 한다.
제 1 실시형태에 있어서 상술한 바와 같이 궤적 관련 데이터를 작성함에 있어서는 사전에 자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행하면서 촬상부(3)가 소정의 프레임 레이트로 연속적으로 자동 주행 차량(1)의 전방을 촬상한다. 이때 촬상된 각 화상, 보다 상세하게는 좌화상 센서(3a)와 우화상 센서(3b) 각각에서 촬상된 각 화상이 도시되어 있지 않은 버퍼에 일시적으로 보관된다. 이 보관된 화상은 렌즈 변형, 촛점 거리의 불균일 등이 적당히 보정되는 것으로 해도 상관없다.
시차 화상 작성부(31)는 이 보관된 화상 데이터에 의거하여 시차 화상을 작성한다. 시차 화상을 작성하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 좌화상 센서(3a)로부터 얻어지는 화상 데이터를 기준 화상으로 하고, 우화상 센서(3b)로부터 얻어지는 화상 데이터를 참조 화상으로 한다. 그리고, 기준 화상의 하나의 화소를 주목 화소로 하고, 주목 화소에 대응하는 참조 화상상의 화소(이하, 「대응 화소」라고 칭함)을 탐색한다.
이 탐색에 있어서는 스테레오 매칭 등의 방법을 이용할 수 있다. 스테레오 매칭으로서는 영역 베이스 매칭이나 특징 베이스 매칭 등이 있다. 예를 들면, 영역 베이스 매칭의 경우, 주목 화소를 중심으로 하는 영역(이하, 「기준 영역」이라고 칭함)을 설정한다. 기준 영역과 참조 화상을 비교하여 기준 영역과 가장 유사한 참조 화상상의 영역을 특정한다. 그리고, 특정된 참조 화상상의 영역의 중심으로 위치하는 화소를 대응 화소로서 결정한다.
대응 화소가 탐색되면, 기준 화상상의 주목 화소와, 참조 화상상의 대응 화소의 가로 방향(X축 방향)의 어긋남량을 계산한다. 이 어긋남량이 주목 화소에 있어서의 시차에 상당한다.
하나의 화소에 대해서 시차를 구한 후, 계속해서 기준 화상상의 다른 화소에 대해서도 마찬가지로 주목 화소로 다시 설정하여 마찬가지의 처리를 반복한다. 이것에 의해 다른 화소에 대해서도 시차를 구한다. 구한 시차를 각 화소에 대응시킴으로써 시차 화상을 작성할 수 있다. 작성된 시차 화상은 기억부(17)에 기억된다. 시차 화상의 일례를 도 7에 나타낸다.
도 7은 주로(21) 상의 어느 지점(Ci)에 있어서의 시차 화상(50)을 나타낸다. 도 7에 나타내는 시차 화상(50)은 7종류의 시차값(d1~d7)을 나타내는 각 영역에 의해 구성되어 있다. 각 시차값(d1~d7)의 관계는 d1＞d2＞d3＞d4＞d5＞d6＞d7이다.
제 1 실시형태에 있어서 상술한 바와 같이 궤적 도출부(19)는 주로(21)의 전반에 걸친 자동 주행 차량(1)의 주행 궤적을 작성하여 기억부(17)에 기억시키고 있다. 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 있어서, 주행 영역 추정부(15)는 기억부(17)로부터 작성된 주행 궤적에 관한 정보와 시차 화상을 판독하고, 시차 화상상에서 있어서의 주로(21)의 영역을 구한다. 구체적으로는 시차 화상상에 있어서의 주로의 X좌표와 시차값의 관련지음을 행한다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 시차 화상(50)의 경우, 주로(21)가 시차값(d1)에 있어서의 X좌표 영역(X1~X10), 시차값(d2)에 있어서의 X좌표 영역(X2~X9), 시차값(d3)에 있어서의 X좌표 영역(X3~X8), 시차값(d4)에 있어서의 X좌표 영역(X4~X7), 및 시차값(d5)에 있어서의 X좌표 영역(X5~X6)인 것을 특정한다.
주행 영역 추정부(15)는 기억부(17)에 기억되어 있던 각 지점의 시차 화상에 대하여 마찬가지로 시차 화상상의 주로(21)의 영역을 특정한다. 그리고, 주로(21) 상의 각 지점에 있어서의 시차 화상상의 주로(21)의 영역이 특정된 정보가 궤적 관련 데이터에 추가되어서 기억부(17)에 기억된다.
본 실시형태의 구성에 의하면 자동 주행 차량(1)이 주로(21)를 주행했을 때에 통과하는 궤적의 정보를 시차 화상상에 부가한 상태로 기억부(17)에 기억시킬 수 있다. 이 때문에 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 의하면 제 1 실시형태에서 상술한 기능에 추가하여, 예를 들면 주행 중에 시차 화상 작성부(31)에서 작성된 시차 화상과 기억부(17)에 기억된 궤적 관련 데이터를 조합함으로써 자동 주행 차량(1)이 주로(21)가 벗어난 것을 신속히 검지하는 기능을 부가할 수 있다.
[제 3 실시형태]
자동 주행 차량의 제 3 실시형태의 구성에 대하여 도면을 참조해서 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 있어서의 자동 주행 차량(1)의 구성을 기능적으로 나타내는 블록도이다. 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)은 제 2 실시형태의 구성에 추가하여 장해물 검출부(33) 및 판정부(35)를 구비하는 것이 상이하다.
자동 주행 차량(1)이 주로(21) 상을 주행 중, 촬상부(3)가 소정의 타이밍에 따라 전방을 촬상하고, 시차 화상 작성부(31)가 이 촬상 데이터에 의거하여 시차 화상을 작성해서 장해물 검출부(33)로 출력한다. 장해물 검출부(33)는 보내져 오는 시차 화상상에 장해물이 존재하는지의 여부를 판단함과 아울러, 장해물이 존재할 경우에는 상기 장해물의 시차 화상상의 영역을 추출한다. 일례로서 장해물 검출부(33)는 시차 화상에 있어서 X방향과 다른 시차값과 접하며, 또한 같은 시차값의 영역이 미리 정해진 값 이상의 Y방향의 화소수를 갖는 영역, 바꿔 말하면 같은 시차값이며 미리 정해진 높이를 갖는 영역을 장해물로서 검출한다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 시차 화상(50)의 경우, 장해물 검출부(33)는 영역(51, 52, 및 53)을 장해물로서 검출한다.
판정부(35)는 검출된 장해물이 주로(21) 상에 존재하는지의 여부를 판정한다. 일례로서 판정부(35)는 기억부(17)로부터 궤적 관련 데이터를 판독하고, 현재 지점에 있어서의 시차 화상상의 주로(21)의 X좌표의 영역을 검출한다. 그리고, 판정부(35)는 장해물 검출부(33)로부터 출력된 장해물의 영역의 하단의 X좌표값의 범위가 주로(21)의 각 시차의 X좌표의 범위 내에 포함되어 있으면 장해물이 주로(21) 상에 존재하는 것으로 판정한다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 시차 화상(50)의 경우, 판정부(35)는 주로(21) 상에는 장해물이 존재하지 않는 것으로 판정한다.
한편, 시차 화상 작성부(31)로부터 장해물 검출부(33)로 출력된 시차 화상이 도 9에 나타내는 화상이었을 경우에 대해서 검토한다. 이 도 9에 나타내는 시차 화상(50a)은 도 7에 나타내는 시차 화상(50)과 동일 지점에서 촬상된 데이터에 의거하여 작성된 것이지만, 시차 화상(50a)이 작성된 시점에서는 자동 주행 차량(1)의 전방에 인물이 반사되어 비치는 경우를 상정하고 있다.
장해물 검출부(33)는 상기와 마찬가지의 방법에 의해 시차 화상(50a)의 정보로부터 영역(51, 52, 53, 및 54)을 장해물로서 검출한다. 판정부(35)는 영역(54)의 하단의 X좌표값의 범위가 X4 이상 X8 이하의 범위 내이며, 시차값(d3)을 나타내는 주로(21) 상의 영역인 것을 검지한다. 이 결과, 판정부(35)는 현시점에 있어서 주로(21) 상에는 장해물이 존재하는 것으로 판정한다.
판정부(35)는 장해물이 주로(21) 상에 존재하는 것으로 판정하면, 자동 운전 제어부(11)에 그 취지의 정보를 출력한다. 자동 운전 제어부(11)는 이에 따라 자동 주행 차량(1)의 감속 또는 정지 제어를 행한다.
본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 의하면, 미리 시차 화상상에 있어서의 주로(21)의 영역에 관한 정보가 기억부(17)에 기억되어 있기 때문에 장해물이 검출되었을 경우에 있어서 상기 장해물이 주로(21) 상에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 이에 따라 장해물이 검출되었을 경우에도 장해물이 주로(21) 상에 존재하지 않을 경우에는 자동 운전 제어부(11)가 감속이나 정지의 제어를 행하지 않는 구성으로 할 수 있다. 이 결과, 본 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 의하면 주행에 지장이 없는 상황 하에서의 불필요한 자동 정지의 발동을 억제할 수 있다.
또한, 판정부(35)는 장해물 검출부(33)에 의해 장해물이 존재하는 것이 검출된 후, 이 장해물의 영역을 둘러싸는 직사각형 영역이 주로(21)의 영역과 겹치는지를 판정한 후에 주로(21)의 영역과 겹치는 직사각형 영역을 갖는 장해물에 대해서만 상기 판정을 하는 것으로 해도 좋다. 이 2단계 판정에 의해 보다 고속으로 장해물이 주로 상에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 또한, 판정부(35)는 직사각형의 하단의 Y좌표값(높이)이 미리 정해진 높이보다 클 경우에는 주로(21)의 상공에 걸리는 다리나 가지 등의 나무의 일부이며 장해물은 아닌 것으로 판정함으로써 장해물 판정의 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
[별도 실시형태]
이하, 별도 실시형태에 대하여 설명한다.
<1> 상술한 각 실시형태에서는 「조타 정보」로서 유도선 센서(7b)에 의해 검출된 차량의 어긋남에 관한 정보를 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 「조타 정보」로서 스티어링 모터의 전류값을 사용해도 좋다. 또한, 「조타 정보」로서 스티어링 샤프트(41)의 회전각을 로터리 엔코더에 의해 계측한 계측값을 사용해도 좋다. 또한, 「조타 정보」로서 자동 주행 차량(1)에 부착한 가속도 센서나 자이로제 센서의 가속도·각 속도에 관한 정보, 자동 주행 차량(1)에 부착한 지자기 센서의 방위각에 관한 정보를 사용해도 좋다. 또한, 자동 주행 차량(1)이 좌우 차륜의 회전수 차로 선회하는 기구를 가질 경우, 「조타 정보」로서 좌우 차륜의 회전수 차에 관한 정보를 사용할 수도 있다.
<2> 상술한 각 실시형태에서는 사전에 기억부(17)에서 기억되어 있는 거리 관련 데이터 및 궤적 관련 데이터는 상기 기억부(17)를 구비하고 있는 자동 주행 차량(1) 자체가 주로(21) 상을 주행함으로써 생성되는 것으로서 설명했다. 그러나, 기억부(17)에 기억되어 있는 상기 각 정보는 상기 기억부(17)를 구비하고 있는 자동 주행 차량(1)과는 다른, 거의 같은 형상이며 거의 같은 크기의 자동 주행 차량(1)이 사전에 주로(21) 상을 주행했음으로써 생성된 것으로 해도 상관없다. 이 경우, 제 1 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 있어서는 촬상부(3) 및 궤적 도출부(19)는 반드시 필요하지는 않다. 마찬가지로 제 2 실시형태의 자동 주행 차량(1)에 있어서는 촬상부(3), 궤적 도출부(19), 및 시차 화상 작성부(31)는 반드시 필요하지는 않다.
<3> 본원발명 및 본 명세서의 자동 주행 차량(automatically driven vehicle)은 자동 주행 가능한 차량이다. 자동 주행 차량은 오퍼레이터에 의한 조타 없이 자동 주행 가능한 차량이다. 자동 주행 차량은 오퍼레이터에 의한 가속 및 감속 없이 자동 주행 가능한 차량이다. 또한, 자동 주행 차량은 적어도 하나의 센서를 탑재하고, 그 센서의 신호에 따라 자율적으로 주행 가능한 자율 주행 차량(autonomously driven vehicle)을 포함한다.
1 : 자동 주행 차량 3 : 촬상부
3a : 좌화상 센서 3b : 우화상 센서
4 : 핸들 5 : 우전륜
6 : 좌전륜 7 : 판독부
7a : 정점 센서 7b : 유도선 센서
9 : 회전각 센서 11 : 자동 운전 제어부
13 : 주행 거리 계측부 14 : 주행 거리 보정부
15 : 주행 영역 추정부 16 : 조타 정보 취득부
17 : 기억부 19 : 궤적 도출부
21 : 주로 23 : 정점 부재
24 : 전자 유도선 31 : 시차 화상 작성부
33 : 장해물 검출부 35 : 판정부
41 : 스티어링 샤프트 50, 50a : 시차 화상
51~54 : 시차 화상상의 장해물

Claims (5)

  1. 기정 주로를 자동 주행 가능하게 구성된 자동 주행 차량으로서,
    상기 기정 주로 상의 기점으로부터 현재 지점까지의 주행 거리를 계측하는 주행 거리 계측부와,
    상기 기정 주로를 주행하는 자동 주행 차량의 조타에 관한 조타 정보를 취득하는 조타 정보 취득부와,
    사전에 상기 기정 주로를 주행한 자동 주행 차량의 주행 거리와 조타 정보를 관련시킨 조타 관련 데이터를 기억하는 기억부와,
    상기 조타 정보 취득부에 의해 취득된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 조타 정보를 상기 조타 관련 데이터의 조타 정보에 매칭시켜 상기 주행 거리 계측부에 의해 계측된 현재 주행 중의 자동 주행 차량의 주행 거리를 상기 조타 관련 데이터의 주행 거리로 보정하는 주행 거리 보정부를 구비한 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행 거리 보정부는 현재 주행 중의 주행 거리 및 조타 정보를 가로축 및 세로축으로 한 그래프와, 상기 조타 관련 데이터의 주행 거리 및 조타 정보를 가로축 및 세로축으로 한 그래프를 매칭시켜 현재 주행 중의 조타 정보와 상기 조타 관련 데이터의 조타 정보의 어긋남량을 주행 거리에 대한 보정량으로 하는 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 주행 차량이 상기 기정 주로에 메워 넣어진 전자 유도선을 따라 자동 주행 가능하며,
    상기 전자 유도선으로부터 발생하는 전자파를 수신하여 상기 전자 유도선으로부터의 차량의 어긋남을 검출하는 유도선 센서를 구비하고 있고,
    상기 조타 정보 취득부는 상기 유도선 센서에 의해 검출된 차량의 어긋남에 관한 정보를 상기 조타 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 주행 차량이 골프카인 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 자동 주행 차량이 골프카인 것을 특징으로 하는 자동 주행 차량.
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